摘要
不同种类的腐蚀会给金属建筑材料带来不同程度的严重影响。并且在对那些容易受腐蚀影响的结构物进行设计、建设以及维护工作时，必须要格外留意和小心。
力学性能帮助我们更好的了解建筑材料
现代建筑材料具有许多明确的力学性能。这些力学性能能帮助我们知晓它们在建筑行业应用时的特性和性状。然而，目前我们对新开发材料的性状还未全面了解。并且，在这些材料被应用于新领域、新环境和新模式的过程中，我们正在持续研究并发现与之相关的新的损坏机理。
大多数此类材料的特性，我们一般在微观层面进行解释。然而，要真正了解它们的特性，就需要从宏观层面进行研究，也就是要通过大量测试和实际应用。
研究人员通常使用标准试样和测试仪器来进行测试，以此获得关于不同特性的较为准确的估计数值，例如材料的强度、硬度、延展性、韧性和回复性。需要注意的是，这些特性之间存在着关联。研究人员并未将它们视为单独、独立的力学性能。而对于复合材料而言，其相关的力学性能会更加复杂。
材料的强度是研究人员最早定义的材料特性之一，它包含抗压强度和抗拉强度这两类。抗拉强度在现代建筑业中被视为最重要的力学性能之一，它主要是用来定义材料在受张应力作用时的断裂极限。只有获取到准确的抗拉强度数值，我们才能够设计出在安全边际内具有高可靠性的建筑物。
我们需要观察以下两个方面，以确定腐蚀是如何影响抗拉强度的。
1. 力学性能的本质
2. 腐蚀对材料结构的影响
金属力学性能的本质
大多数金属的特性在被用于建筑和工程行业的钢铁、铝合金等金属身上能被观察到，所以了解它们各自的机理以及与建筑钢等典型金属之间的反应相对容易。
有两种层级因素会对金属在实际应用中的机理产生影响。第一种层级是金属的晶格，它是大量原子按照一定规律进行排列所形成的。第二种层级是晶粒，它是由大量独立原子晶格组成的晶体结构。此类晶粒的大小各不相同，通常小到只有用显微镜才能观测到。
我们没必要花费很多时间去探讨该问题的原子层级。因为晶格中存在各种不完美的缺陷，比如时常会有原子缺失的情况，会有原子被其他原子替代的情况，还会有原子存在于晶格内部的情况。这些情况都会对金属的特性产生各种不同的巨大影响。实际上，此类不完美的情况存在。这种情况让我们能够通过合金化的方式来改变某些金属的特性，也能够通过机械加工的方式来改变某些金属的特性钢材材料强度，还能够通过热处理的方式来改变某些金属的特性。
研究和记录金属中的每一个晶格并依据它们确定金属特性几乎是做不到的。所以，研究人员在晶粒层级研究金属微观结构更为适宜。这些晶粒具有多层面，它们的形状、内部结构以及大小或许各不相同，而这些因素都会对金属材料的力学性能产生一定程度的影响。晶粒通常情况下越小，其构成的金属力学性能就越好，这就是高强度钢铁微观结构都很小的原因。
抗拉强度的定义为：在静拉伸条件下，材料所具备的最大承载能力。材料的断裂形式因其种类而异，有塑性变形这种形式，也有脆性破坏这种形式。
腐蚀对材料结构的影响
腐蚀指材料因与环境发生作用而出现的化学或电化学降解情况。钢铁遭受的腐蚀通常是因为有氧气以及电解质（像水或者盐水之类）的存在才引发的钢材材料强度，像海洋环境或者水管中这类地方不可避免地会有这样的电解质存在。
理论上，我们能够利用牺牲阳极以及钝化处理，以减少腐蚀带来的影响，甚至能够完全避免这种影响。然而，在现实情况中，诸如温度、变载荷、振动以及微生物活性等其他各种因素，都会使这类腐蚀防护方式的效果大幅降低。并且，腐蚀对裂纹扩展有着极为巨大的影响。
腐蚀对力学性能的影响在平时常见的均匀腐蚀和点蚀上会有所体现。均匀腐蚀，如其名称所示，是材料存在问题部分的表面受到腐蚀均匀蔓延的影响。点蚀是一种局部腐蚀现象，通常在保护层上某一处有微小损坏时会产生小孔，小孔处会通过复杂的腐蚀机理发生局部的电偶腐蚀。
评估均匀腐蚀对材料结构强度的影响很简单。首先要确定受腐蚀影响的面板或梁损失的厚度和重量，接着计算钢构件截面在规定负荷下受到的应力。然而，评估局部腐蚀造成的影响要复杂很多。这是因为局部应力场起着影响作用，它能够直接影响材料本身的抗拉强度。
这一实例研究很好地论证了上述观点。
公称抗拉强度和总延伸率的损失量受被腐蚀层厚度影响。某一构件厚度因腐蚀影响减少时，抗拉强度会逐渐降低，极限延伸率也会快速降低。公称抗拉强度与极限抗拉强度不同，前者是某一结构物或构件的属性，后者是某一材料的属性。这里的公称抗拉强度具体指原始横截面上的极限承载力。研究观察结果表明，受点蚀影响的构件，其最大承载能力的损失情况；同时也表明，受均匀腐蚀影响的构件，其最大承载能力的损失情况。并且，受点蚀影响构件的最大承载能力的损失是受均匀腐蚀影响构件的 2.5 倍。
我们观察小型试件后发现，材料的极限承载力能够用来预测极限拉伸载荷，而极限拉伸载荷就是横截面乘以极限卡拉强度。
使用宽型试件（平板）时，应力集中会导致在由点蚀产生的较大孔洞附近出现局部塑性变形和局部断裂的现象。这意味着宽型试件发生断裂所需要的应力阈值比小型试件的小。
点蚀会对抗拉强度产生影响。与均匀腐蚀相比，点蚀对构件屈曲强度造成的不利影响更大。
抗拉强度，延展性及脆性
腐蚀对材料的极限抗拉强度有边际效应。腐蚀、材料延展性减弱和脆性增强之间存在关联性。在极端情况下，这种关联性能导致脆性破坏发生。此外，腐蚀会引起横截面减少和应力集中，这会大大影响某些构件和整体结构的负荷能力。
不同种类的腐蚀会给结构部件带来不同的影响，这导致研究人员只能通过研究不同的个案来观察这些影响，所以极大地降低了研究的效率和进度。当发现看似轻微腐蚀的情况时，我们要及时对其进行处理，并且在对容易受腐蚀影响的结构物进行设计、建设和维护时，必须格外小心谨慎。
原作：
译者：方呈祥
译自：
